CN102515225B - 一种双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法 - Google Patents

Abstract

一种双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法，属于氧化铝生产技术领域，采用的装置中每套套管预热系统各自由多级套管预热器、蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器组成，两套套管预热器的两个蒸汽套管预热器同时与停留罐系统的第一个停留罐连通；溶出方法为：将脱硅槽中的脱硅矿浆通过料浆泵同时传输到两套套管加热系统，在两套套管加热系统中分别经过多级套管预热器预热，再进入蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器进行加热；将两套套管加热系统中的加热矿浆同时传输到停留罐系统中保温停留。本发明的方法还简化了设备构造，降低了一次建设投资，减少运行费用；采用无搅拌停留罐，既节省了一次建设的投资，又减少了运行费用。

Description

一种双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法

技术领域

本发明涉及氧化铝生产技术领域，特别涉及一种双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法。

背景技术

采用一水硬铝石生产氧化铝，目前在拜尔法生产过程中，单流法应用更多；而普遍应用于单流法的溶出工艺目前主要有两种，一是管道预热后压煮器加热溶出，二是全管道预加热后停留罐溶出；全管道预热后停留罐溶出系统有着套管加热器结构简单、制造方便、传热效率高、设备重量轻、投资省、能耗很低等特点，现在新建的氧化铝厂大都采用该种工艺。传统的全管道预热后停留罐溶出系统通常采用一套管道预热系统，对应设置一套溶出装置，由于管径上限的问题，每套溶出系统一般最多只能达到年产60万吨的能力，造成如果要扩大产量的话需要增加整套溶出系统的情况。目前处理A/S=5.5以下的一水硬铝石生产氧化铝的最大的单组溶出装置产能只能达到60万吨/年。主要原因为：（1）矿浆流量增加，管道阻力损失加大；（2） 在铝土矿品位不断下降，铝硅比越来越低的情况下，为了保证装置产能不下降，需提高内管通过的矿浆流量。

现有工艺的套管预热器的外套管必须采用无缝钢管，而目前我国常用最大无缝钢管的直径只能达到Φ630。由于外套管规格的限制，导致内管规格受限，最大直径仅能到Φ219。兼有以上两点原因，由于矿浆流量的增大导致通过内管的矿浆流速会增大到2.85m/s以上，从而增加了管道阻力。根据理论计算，处理A/S=5.5以下的一水硬铝石，为保证溶出装置产能不变的情况下，给套管装置喂料的隔膜泵出口压力需达到12MPa以上，隔膜泵功率将达到1200千瓦，设备一次投资费用和运行费用大大增加。

现有工艺由于套管预热器的外套管最大直径已经确定，在提高装置产能后，末级矿浆自蒸发器的二次蒸汽量较大，在套管内流速超过30m/s，内管矿浆不能和外管蒸汽充分进行热交换，导致进入末级冷凝水罐的冷凝水夹带大量蒸汽，加大了热损失。

现有工艺的全管道化预加热+停留罐溶出装置中，大产能溶出系统中要求停留罐的直径较大，目前应用较多的为直径Φ2.8m和Φ3.0m的两种，而这两种停留罐原设计都设有搅拌装置；由于技术原因，目前压煮器的搅拌密封装置仍需进口，还需专门为搅拌装置配套润滑油站，而且在生产中，搅拌装置的日常维护工作量大，维修费用高，国内多个采用带搅拌停留罐的氧化铝厂均在想方设法取消或停用搅拌装置。

发明内容

针对现有溶出系统存在的上述问题，本发明提供一种双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法，采用两套套管预热装置作为预热系统，共用一套溶出装置，达到提高产能的效果。

本发明的双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法为：

采用的装置包括套管预热系统、停留罐系统和闪蒸器系统，每套套管预热系统各自由多级套管预热器、蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器组成，多级套管预热器、蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器依次串联连通；两套套管预热器的两个蒸汽套管预热器同时与停留罐系统的第一个停留罐连通；溶出方法按以下步骤进行：

1、将脱硅槽中的脱硅矿浆通过料浆泵同时传输到两套套管加热系统，在两套套管加热系统中分别经过多套管预热器预热，然后分别进入各自的蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器进行加热，加热至260~280℃，获得加热矿浆；

2、将两套套管加热系统中的加热矿浆同时传输到停留罐系统中保温停留，控制溶出时间为45~60min；

3、溶出完成后获得的溶出浆液传输到闪蒸器系统中进行闪蒸，闪蒸完成后的物料传输到稀释系统。

上述方法采用的装置的停留罐系统由多级停留罐依次串联组成。

上述方法采用的闪蒸器系统由多级闪蒸器和末级闪蒸器组成，多级闪蒸器中的各闪蒸器依次串联连通，两套套管加热系统的同级套管预热器同时与多级闪蒸器的一个闪蒸器相对应，每个闪蒸器的出气口同时与相对应的两个套管预热器的二次蒸汽进口连通；闪蒸过程中产生的二次蒸汽分别进入两个同级套管预热器的二次蒸汽进口对脱硅矿浆进行加热。

上述方法采用的装置中，两套套管预热器设有一套冷凝水罐系统，冷凝水罐系统由与各级套管预热器相对应的多级冷凝水罐组成，两套套管预热器的同级套管预热器的冷凝水出口同时与同级的冷凝水罐的第一进水口连通；从末级冷凝水罐到第二级冷凝水罐中，各级冷凝水罐的出水口分别与前一级冷凝水罐的第二个进水口连通，各级冷凝水罐的出气口分别与前一级套管预热器的二次蒸汽进口连通；来自闪蒸器和下一级冷凝水罐的蒸汽经过多级套管预热器后形成的冷凝水分别进入各级冷凝水罐中，从末级冷凝水罐到第二级冷凝水罐形成的冷凝水分别进入前一级冷凝水罐的第二个进水口中，从末级冷凝水罐到第二级冷凝水罐级冷凝水罐中形成的蒸汽分别进入前一级套管预热器的二次蒸汽进口中；第一级冷凝水罐的出水口连接一个水泵将冷凝水输送到热水站。

上述方法采用每套套管加热系统中的高压蒸汽加热器的蒸汽进口与蒸汽管道连通，高压蒸汽加热器的冷凝水出口与蒸汽冷凝水加热器的冷凝水进口连通；两套套管加热系统的蒸汽冷凝水加热器的冷凝水出口同时连接一个蒸汽冷凝水罐，蒸汽冷凝水罐连接一个水泵；高压蒸汽进入高压蒸汽加热器后形成的冷凝水进入蒸汽冷凝水加热器继续对脱硅矿浆加热，然后进入蒸汽冷凝水罐，再进入水泵，经水泵输送到冷凝水自蒸发器。

上述方法中，闪蒸完成后的物料进入稀释槽的物料经过稀释料泵传输到1级溶出后槽和2级溶出后槽进行脱硅处理，1级溶出后槽停留后进入到2级溶出后槽中，2级溶出后槽停留后进入3级溶出后槽中，停留结束后，2级溶出后槽及3级溶出后槽的浆料经过溶出后泵进入分离沉降槽，洗涤沉降槽中产生的上清液返回到稀释槽中；稀释槽中产生的蒸汽进入冷凝器中，向冷凝器通入冷的循环水水使蒸汽冷凝后进入热水槽，再经热水泵传输到热水站。

上述方法中，加热矿浆进入1~5级停留罐后，向1~5级停留罐通入蒸汽，加热矿浆保温溶出，通入的蒸汽形成的冷凝水进入冷凝水自蒸发器。

本发明的双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法采用两套套管加热系统共用一套溶出装置，每套套管每年氧化铝产能可达40万吨，停留罐出口最高压力5MPa，最大管道阻力约4MPa，所以料浆泵最高工作压力仅为9MPa；两套年产能40万吨氧化铝的套管溶出装置合流闪蒸，外套管直径Φ510mm即可满足要求，内管规格Φ168mm，矿浆流速可控制在2.75m/s以下，管道阻力4MPa，料浆泵出口压力9.0MPa即可满足生产要求；试生产证明该系统运行安全、可靠；套管全部布置在一个框架上，减少了占地。本发明的方法还简化了设备构造，降低了一次建设投资，减少运行费用；采用无搅拌停留罐，既节省了一次建设的投资，又减少了运行费用。

附图说明

图1为本发明实施例中的双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出系统示意图；

图中1、脱硅槽，2、料浆泵，3、Ⅰ套1级套管预热器，4、Ⅰ套8级套管预热器，5、Ⅰ套9级套管预热器，6、Ⅰ套高压蒸汽冷凝水加热器，7、Ⅰ套高压蒸汽加热器，8、Ⅱ套1级套管预热器，9、Ⅱ套8级套管预热器，10、Ⅱ套9级套管预热器，11、Ⅱ套高压蒸汽冷凝水加热器，12、Ⅱ套高压蒸汽加热器，13、1级停留罐，14、5级停留罐，15、6级停留罐，16、10级停留罐，17、1级闪蒸器，18、2级闪蒸器，19、9级闪蒸器，20、末级闪蒸器，21、稀释槽，22、稀释料泵，23、1级溶出后槽，24、2级溶出后槽，25、3级溶出后槽，26、溶出后泵， 27、一洗沉降槽，28、分离沉降槽，29、1级冷凝水罐，30、8级冷凝水罐，31、9级冷凝水罐，32、停留罐冷凝水罐，33、冷凝水自蒸发器，34、第一冷凝水泵，35、电厂，36、冷凝器，37、热水槽，38、热水泵，39、热水站，40、第二冷凝水泵，41、加热段冷凝水罐。

具体实施方式

本发明实施例中采用的多级套管预热器为1~9级套管预热器，采用的多级停留罐为1~10级停留罐，采用的多级闪蒸器为1~9级闪蒸器，其中1~9级闪蒸器分别为9~1级套管预热器的对应闪蒸器，每个闪蒸器与两套套管预热器中的两个同级套管预热器相对应。

本发明实施例中采用的料浆泵为隔膜泵，出口压力9.0MPa，流量200~300m³/h。

本发明实施例中采用的脱硅矿浆为一水硬铝土矿石制成的脱硅矿浆。

本发明实施例中采用的各级套管预热器、蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器均设有3个内管，各内管直径为168mm，外管直径为510mm。

本发明实施例中采用的各停留罐的直径为2.8m。

本发明实施例中闪蒸完成后的物料温度为115~130℃，压力为常压。

本发明实施例中通入高压蒸汽加热器中的高压蒸汽是温度为280~300℃的饱和蒸汽；经过高压蒸汽加热器后形成的高温冷凝水的温度为230~240℃。

实施例1

双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出系统如图1所示，脱硅槽1与料浆泵2连通，料浆泵2与Ⅰ套套管加热系统和Ⅱ套套管加热系统同时连通，两套套管加热系统同时与停留罐系统连通；

Ⅰ套套管加热系统包括Ⅰ套1级套管预热器1、Ⅰ套2级套管预热器、Ⅰ套3级套管预热器、Ⅰ套4级套管预热器、Ⅰ套5级套管预热器、Ⅰ套6级套管预热器、Ⅰ套7级套管预热器、Ⅰ套8级套管预热器4、Ⅰ套9级套管预热器5、Ⅰ套高压蒸汽冷凝水加热器6和Ⅰ套高压蒸汽加热器7；

Ⅱ套套管加热系统包括Ⅱ套1级套管预热器8、Ⅱ套2级套管预热器、Ⅱ套3级套管预热器、Ⅱ套4级套管预热器、Ⅱ套5级套管预热器、Ⅱ套6级套管预热器、Ⅱ套7级套管预热器、Ⅱ套8级套管预热器9、Ⅱ套9级套管预热器10、Ⅱ套高压蒸汽冷凝水加热器11和Ⅱ套高压蒸汽加热器12；

两套套管加热系统中，1~9级套管预热器的进料口和出料口依次串联连通，9级套管预热器的出料口与蒸汽冷凝水加热器的进料口连通，蒸汽冷凝水加热器的出料口与高压蒸汽加热器的进料口连通，高压蒸汽加热器的出料口与停留罐系统连通；

停留罐系统包括1~10级停留罐，各级停留罐的进料口和出料口依次串联连通，其中1~5级停留罐设有高压蒸汽进口和冷凝水出口，各冷凝水出口共同连接一个停留罐冷凝水罐32，停留罐冷凝水罐32的出口与冷凝水自蒸发器33的进水口连通；1级停留罐13的进料口同时与Ⅰ套高压蒸汽加热器7和Ⅱ套高压蒸汽加热器12的出料口连通，10级停留罐16的出料口与闪蒸器系统连通；

闪蒸器系统由1~9级闪蒸器和末级闪蒸器20组成，其中9~1级闪蒸器分别与两套套管加热系统的1~9级套管预热器相对应；从1级闪蒸器17到9级闪蒸器19的进料口和出料口依次串联连通，9级闪蒸器19的出料口和末级闪蒸器20的进料口连通；1~9级闪蒸器的出气口均与两套套管加热系统中的两个相对应的套管预热器的二次蒸汽进口连通1级闪蒸器17的进料口与10级停留罐16的出料口连通，末级闪蒸器20的出料口与稀释系统连通；

两套套管加热系统中的每两个同级套管预热器共同设有一个冷凝水罐，分别为1级冷凝水罐29、2 ~7级冷凝水罐、8级冷凝水罐30和9级冷凝水罐31；两套套管加热系统中的两个同级套管预热器的冷凝水出口均与同级的冷凝水罐的第一个进水口连通，2~9级冷凝水罐的出水口与前一级冷凝水罐的第二个进水口连通，1级冷凝水罐的出水口连接第二冷凝水泵40，第二冷凝水泵40的出口与热水站39连通；2~9级冷凝水罐的出气口和前一级套管预热器的二次蒸汽进口连通，1级冷凝水罐29的出气口与末级闪蒸器20的出气口连通；

两套套管加热系统中的每个高压蒸汽加热器的冷凝水出口与蒸汽冷凝水加热器的冷凝水进口连通，两套套管加热系统中的两个蒸汽冷凝水加热器的冷凝水出口与加热段冷凝水罐31的进口连通，加热段冷凝水罐41的出口与冷凝水自蒸发器33的进水口连通，冷凝水自蒸发器33的出水口连接第一冷凝水泵34，第一冷凝水泵34的出口与热水站39连通和与电厂35连通；冷凝水自蒸发器33设有蒸汽出口提供低压蒸汽；

稀释系统由稀释槽21和稀释料泵22组成，稀释槽21的各进口分别与末级闪蒸器20的出料口、脱硅系统的出料口和套管加热系统及停留罐系统之间的管道连通；稀释槽21的出料口与稀释料泵22连通；稀释料泵22的出口与溶出后泵及溶出系统连通；稀释槽21顶部设有出气口与冷凝器36连通，冷凝器36设有进水口和出水口，其出水口与热水槽37连通，热水槽37连接热水泵38，热水泵38的出口与热水站39连通；

溶出后脱硅系统由1级溶出后槽23、2级溶出后槽24、3级溶出后槽25、溶出后泵26、一洗沉降槽27和分离沉降槽28组成，1级溶出后槽23的进料口与稀释料泵22的出口连通，2级溶出后槽24的两个进料口分别与1级溶出后槽23的出料口及稀释料泵22的出口连通，2级溶出后槽24的过料口与3级溶出后槽25的进料口连通，2级溶出后槽24的出料口与溶出后泵26连通，3级溶出后槽25的出料口与溶出后泵26连通，溶出后泵26的出口与分离沉降槽28连通，一洗沉降槽27的赤泥洗液出口与稀释槽21的一个进口连通。

双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法为：

采用上述装置，将脱硅槽中的脱硅矿浆通过料浆泵同时传输到两套套管加热系统，在两套套管加热系统中分别经过1~9级套管预热器预热，然后依次进入蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器进行加热，加热至260℃，获得加热矿浆；

将两套套管加热系统中的加热矿浆同时传输到停留罐系统中保温停留，控制溶出时间为60min；

溶出完成后获得的溶出液传输到闪蒸器中，依次经过1~9级闪蒸器和末级闪蒸器进行闪蒸，闪蒸完成后的物料传输到稀释系统；

两套套管加热系统的1~9级套管预热器的热源分别来自于与该套管预热器相对应的闪蒸器在闪蒸过程中形成的二次蒸汽，蒸汽经过1~9级套管预热器后形成的冷凝水进入同级冷凝水罐，2~9级冷凝水罐中蒸发产生的蒸汽与前一级闪蒸器产生的蒸汽同时进入前一级套管预热器，2~9级冷凝水罐形成的冷凝水进入前一级冷凝水罐中，1级冷凝水罐产生的冷凝水通过冷凝水泵传输到热水站，1级冷凝水罐产生的蒸汽与末级闪蒸器产生的蒸汽汇合进入蒸汽系统；

两套套管加热系统的高压蒸汽加热器的热源来源于高压蒸汽，高压蒸汽经过高压蒸汽加热器形成的过热冷凝水作为热源进入蒸汽冷凝水加热器，再经过蒸汽冷凝水加热器后形成的二次冷凝水进入加热段冷凝水罐，然后进入冷凝水自蒸发器，冷凝水自蒸发器产生的蒸汽作为高压蒸汽，自蒸发后的冷凝水通过冷凝水泵传输到电厂或热水站；

进入稀释槽的物料经过稀释料泵传输到1级溶出后槽和2级溶出后槽进行脱硅处理，1级溶出后槽停留一段时间后进入到2级溶出后槽中，2级溶出后槽形在停留一段时间进入3级溶出后槽中，2级溶出后槽形与3级溶出后槽形脱硅后经过溶出后泵进入分离沉降槽，洗涤沉降槽中产生的上清液进入到稀释槽中；稀释槽中产生的蒸汽进入冷凝器中，向冷凝器通入冷水使蒸汽冷凝后进入热水槽，再经热水泵传输到热水站。

实施例2

双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出系统结构同实施例1；

双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法为：

采用上述装置，将脱硅槽中的脱硅矿浆通过料浆泵同时传输到两套套管加热系统，在两套套管加热系统中分别经过1~9级套管预热器预热，然后依次进入蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器进行加热，加热至270℃，获得加热矿浆；

将两套套管加热系统中的加热矿浆同时传输到停留罐系统中保温停留，控制溶出时间为50min；

溶出完成后获得的溶出液传输到闪蒸器中，依次经过1~9级闪蒸器和末级闪蒸器进行闪蒸，闪蒸完成后的物料传输到稀释系统；

两套套管加热系统的1~9级套管预热器的热源分别来自于与该套管预热器相对应的闪蒸器在闪蒸过程中形成的蒸汽，蒸汽经过1~9级套管预热器后形成的冷凝水进入同级冷凝水罐，2~9级冷凝水罐中二次蒸发产生的蒸汽与前一级闪蒸器产生的蒸汽同时进入前一级套管预热器，2~9级冷凝水罐形成的冷凝水进入前一级冷凝水罐中，1级冷凝水罐产生的冷凝水通过冷凝水泵传输到热水站，1级冷凝水罐产生的蒸汽与末级闪蒸器产生的蒸汽汇合进入蒸汽系统；

两套套管加热系统的高压蒸汽加热器的热源来源于高压蒸汽，高压蒸汽经过高压蒸汽加热器形成的过热冷凝水作为热源进入蒸汽冷凝水加热器，再经过蒸汽冷凝水加热器后形成的二次冷凝水进入加热段冷凝水罐，然后进入冷凝水自蒸发器，冷凝水自蒸发器产生的蒸汽作为高压蒸汽，自蒸发后的冷凝水通过冷凝水泵传输到电厂或热水站；

其余步骤同实施例1。

实施例3

氧化铝生产的溶出系统结构同实施例1；

双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法为：

采用上述装置，将脱硅槽中的脱硅矿浆通过料浆泵同时传输到两套套管加热系统，在两套套管加热系统中分别经过1~9级套管预热器预热，然后依次进入蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器进行加热，加热至280℃，获得加热矿浆；

将两套套管加热系统中的加热矿浆同时传输到停留罐系统中保温停留，控制溶出时间为45min；

溶出完成后获得的溶出液传输到闪蒸器中，依次经过1~9级闪蒸器和末级闪蒸器进行闪蒸，闪蒸完成后的物料传输到稀释系统；

两套套管加热系统的1~9级套管预热器的热源分别来自于与该套管预热器相对应的闪蒸器在闪蒸过程中形成的蒸汽，蒸汽经过1~9级套管预热器后形成的冷凝水进入同级冷凝水罐，2~9级冷凝水罐中二次蒸发产生的蒸汽与前一级闪蒸器产生的蒸汽同时进入前一级套管预热器，2~9级冷凝水罐形成的冷凝水进入前一级冷凝水罐中，1级冷凝水罐产生的冷凝水通过冷凝水泵传输到热水站，1级冷凝水罐产生的蒸汽与末级闪蒸器产生的蒸汽汇合进入蒸汽系统；

两套套管加热系统的高压蒸汽加热器的热源来源于高压蒸汽，高压蒸汽经过高压蒸汽加热器形成的过热冷凝水作为热源进入蒸汽冷凝水加热器，再经过蒸汽冷凝水加热器后形成的二次冷凝水进入加热段冷凝水罐，然后进入冷凝水自蒸发器，冷凝水自蒸发器产生的蒸汽作为高压蒸汽，自蒸发后的冷凝水通过冷凝水泵传输到电厂或热水站；

其余步骤同实施例1。

Claims (1)

1.一种双套管预热免搅拌停留保温的氧化铝溶出方法，其特征在于采用的装置包括套管预热系统、停留罐系统和闪蒸器系统，每套套管预热系统各自由多级套管预热器、蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器组成，多级套管预热器、蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器依次串联连通；两套套管预热器的两个蒸汽套管预热器同时与停留罐系统的第一个停留罐连通；溶出方法按以下步骤进行：

（1）将脱硅槽中的脱硅矿浆通过料浆泵同时传输到两套套管加热系统，在两套套管加热系统中分别经过多套管预热器预热，然后分别进入各自的蒸汽冷凝水加热器和高压蒸汽加热器进行加热，加热至260~280℃，获得加热矿浆；

（2）将两套套管加热系统中的加热矿浆同时传输到停留罐系统中保温停留，控制溶出时间为45~60min；

（3）溶出完成后获得的溶出浆液传输到闪蒸器系统中进行闪蒸，闪蒸完成后的物料传输到稀释系统；

所述的闪蒸器系统由多级闪蒸器和末级闪蒸器组成，多级闪蒸器中的各闪蒸器依次串联连通，两套套管加热系统的同级套管预热器同时与多级闪蒸器的一个闪蒸器相对应，每个闪蒸器的出气口同时与相对应的两个套管预热器的二次蒸汽进口连通；闪蒸过程中产生的二次蒸汽分别进入两个同级套管预热器的二次蒸汽进口对脱硅矿浆进行加热。